Cientistas criam bateria biodegradável feita de papel

Cientistas criam bateria biodegradável feita de papel

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 21 de Dezembro de 2021 às 17h00
Reprodução/NTU

Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU), em Cingapura, desenvolveram uma bateria de zinco biodegradável mais fina que um pedaço de papel. Elas são compostas por eletrodos impressos frente e verso em uma tela de celulose, reforçada com uma substância feita à base de hidrogel.

Além de flexível e dobrável, a célula de energia inventada pelos cientistas se decompõe em aproximadamente um mês depois de ser enterrada, o que a torna uma alternativa ambientalmente sustentável para utilização em equipamentos eletrônicos vestíveis de alto desempenho, como sensores biomédicos.

“As baterias tradicionais possuem uma variedade de modelos e tamanhos e escolher o tipo certo para cada dispositivo pode ser um processo complicado. Nosso modelo é mais simples e barato, fabricado em uma única peça que pode ser cortada nas formas e tamanhos desejados sem perda de eficiência”, explica o professor de engenharia elétrica Fan Hongjin, coautor do estudo.

Flexível e potente

A bateria usada nos testes foi fabricada em um formato quadrado com 4 cm x 4 cm, adotando um design conhecido como “sanduíche”, com os eletrodos dispostos como fatias de pão de 0,4 mm de espessura e a tela de celulose, onde esses eletrodos foram impressos, funcionando como recheio para o dispositivo.

Esse papel especial recebeu uma camada de reforço de hidrogel para preencher as lacunas encontradas naturalmente nas fibras de celulose. O composto forma um separador, evitando a mistura dos eletrodos impressos com tintas à base de zinco e carbono para o ânodo, e manganês ou níquel para o cátodo.

Esquema de funcionamento da bateria de papel (Imagem: Reprodução/NTU)

Durante os experimentos, essa bateria de papel foi capaz de alimentar um pequeno ventilador elétrico por aproximadamente 45 minutos. Os cientistas também torceram, dobraram e cortaram partes da tela de celulose para demonstrar que isso não provocava interrupção no fornecimento de energia.

“Acreditamos que a bateria de papel que desenvolvemos pode ajudar com o problema do lixo eletrônico, visto que ela é impressa em um material não tóxico e não requer invólucros de alumínio ou plástico para encapsular seus componentes. Sem essas camadas de embalagem, é possível armazenar mais energia em um sistema menor”, acrescenta o professor de engenharia eletrônica Lee Seok Woo, coautor do estudo.

Boa para o meio ambiente

O hidrogel e a celulose são decompostos naturalmente por bactérias, fungos e outros microrganismos presentes no solo em poucas semanas. Essa característica biodegradável permite que as baterias sejam enterradas no final de sua vida útil, sem poluir ou agredir o meio ambiente a longo prazo.

Bateria pode ser enterrada no fim de sua vida útil (Imagem: Reprodução/NTU)

Para demonstrar essa biodegradabilidade, os cientistas enterraram exemplares das baterias de papel em um pequeno jardim no campus da universidade. A tela de celulose reforçada com o hidrogel começou a se fragmentar após 14 dias e se degradou completamente em um mês.

“Quando ocorre a decomposição, os materiais do eletrodo são liberados no meio ambiente. O níquel e o manganês, usados nos cátodos, permanecem como óxido ou hidróxido, mantendo a forma de minerais naturais. Já o zinco do ânodo é oxidado naturalmente para formar um hidróxido não tóxico. Com isso, construímos uma célula mais sustentável que a maioria das baterias atuais”, encerra Fan Hongjin.

Fonte: Nanyang Technological University

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